內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及圖像生成方法
【專利摘要】使表層微細結構或肥厚部分等的活體組織上的凹凸的視覺辨認度得以提高。使激勵光（EL）射向熒光體以激勵發(fā)出白色光（W）。將白色光之中血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的高吸光波段（A1、A2）的成分通過高吸光波長去除濾光器來去除，從而生成高吸光波長遮斷光。將該高吸光波長遮斷光對被檢體進行照明，其反射光的像光由彩色的CCD進行攝像?；趶腃CD的B像素所輸出的信號（Bp）來生成微細結構圖像。該微細結構圖像通過抑制表層微細血管的顯示，從而小凹結構等表層微細結構的視覺辨認度相對地得以提高。
【專利說明】內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及圖像生成方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠清晰地觀察在活體組織上形成的小凹結構(pit pattern)等微細結構、肥厚部分等凹凸圖案的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及圖像生成方法。
【背景技術】
[0002]在近年的醫(yī)療中，利用了內(nèi)窺鏡裝置的診斷等被廣泛采用。在此內(nèi)窺鏡診斷中，除了將寬帶光的白色光用作被檢體內(nèi)的照明光的通常光觀察之外，還通過將特定波長的特殊光用作照明光來進行特殊光觀察，在該特殊光觀察中使癌等病變部比其他部位更清晰化、或者易于直觀地掌握病變部的位置及大小。
[0003]例如，在專利文獻I中，利用向活體組織的深度方向的侵入深度(invasiondepth)以及血液中血紅蛋白的吸光特性具有波長依賴性的特性，用短波長的藍色窄帶光而使形成在活體組織表層的微細血管、小凹結構等微細結構清晰化，并且，用波長比藍色窄帶光長的長波長的綠色窄帶光而使位于活體組織的中深層的粗血管清晰化。這些表層~中深層的血管、表層微細結構成為進行癌的辨別、侵入深度診斷時的重要線索，因此通過用藍色窄帶光或綠色窄帶光進行清晰化，從而能夠顯著地提高辨別等的精度。
[0004]此外，在專利文獻2中，當向活體組織照射了用于激勵自體熒光的激勵光時，通過利用從因癌等病變而導致肥厚部分的病變部位所發(fā)出的自體熒光的光量少于來自非肥厚部分的正常部位的自體熒光的光量這一特性，從而可使病變部位與正常部位的邊界明確化。這樣使與病變部位的邊界明確化，從而在如放映時那樣的從遠景狀態(tài)進行觀察的情況下，容易掌握病變部的位置及大小。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2001 - 170009號公報
[0008]專利文獻2:日本特開平8 - 252218號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]近年來，癌的辨別方法、侵入深度的診斷方法涉及有多種。因此，除了根據(jù)表層微細血管或中深層血管等的血管圖案、和表層微細結構或肥厚部分等的凹凸圖案這兩種圖案來進行癌診斷的情況之外，還存在只關注于凹凸圖案來進行診斷的情況。這樣在只關注于凹凸圖案來進行診斷的情況下，需要提高凹凸圖案的視覺辨認度而降低血管圖案的視覺辨認度。
[0011]關于僅使凹凸圖案清晰化，在專利文獻I中沒有記載也沒有啟示。此外，根據(jù)專利文獻2可知，能夠使凹凸圖案之中肥厚部分進行清晰化。然而，由于用于檢測肥厚部分的自體熒光微弱，因此為了靈敏度良好地捕捉該微弱的自體熒光，卻另外需要EMCCD這樣的高靈敏度的攝像元件。[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高表層微細結構或肥厚部分等的活體組織上的凹凸的視覺辨認度的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及圖像生成方法。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，具備:照明單元，其向被檢體照射照明光；圖像信號獲取單元，其通過對來自被檢體的反射光的像光進行攝像，由此來獲取圖像信號；和凹凸圖像生成單元，其基于圖像信號來生成凹凸圖像，該凹凸圖像是通過抑制被檢體中的血管的顯示由此使活體組織上的凹凸的視覺辨認度相對地提高而得到的。
[0015]優(yōu)選凹凸圖像生成單元具有:微細結構圖像生成部，其基于圖像信號之中在藍色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第一高吸光波段的成分被去除后的信號來生成微細結構圖像，該微細結構圖像是通過抑制血管的顯示由此使表層微細結構的視覺辨認度相對地提高而得到的。優(yōu)選第一高吸光波段為400~450nm。
[0016]優(yōu)選凹凸圖像生成單元具有:微細結構圖像生成部，其基于圖像信號之中在綠色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第二高吸光波段的成分被去除后的信號來生成微細結構圖像，該微細結構圖像是通過抑制血管的顯示由此使肥厚部分的視覺辨認度相對地提高而得到的。優(yōu)選第二高吸光波段為520~580nm。
[0017]本發(fā)明還優(yōu)選，所述照明單元具備:高吸光波長去除濾光器，其去除所述照明光之中血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的高吸光波段的成分，圖像信號獲取單元對由高吸光波長去除濾光器去除了高吸光波段的成分后的被檢體的反射光的像光進行攝像。優(yōu)選由彩色的攝像元件來執(zhí)行被檢體的攝像，該彩色的攝像元件具有設置了顏色分離濾光器的多種顏色的像素。優(yōu)選照明單元向被檢體依次照射多種顏色的光，每當向被檢體依次照射多種顏色的光時，由單色的攝像元件來執(zhí)行所述被檢體的攝像。
[0018]優(yōu)選照明單元依次照射表·層用照明光和中深層用照明光，該表層用照明光是在藍色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第一高吸光波段的成分被去除后而得到的，該中深層用照明光是在綠色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第一高吸光波段的成分被去除后而得到的，每當由照明單元依次照射時，執(zhí)行被檢體的攝像。
[0019]優(yōu)選凹凸圖像生成單元具有:圖像生成部，其通過基于圖像信號的分光估計來獲取反射光之中血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的波長成分以外的波長成分的分光圖像，并基于該分光圖像來生成凹凸圖像。優(yōu)選還具備:顯示單元，其顯示凹凸圖像。
[0020]本發(fā)明的圖像生成方法，其特征在于，由照明單元向被檢體照射照明光，由圖像信號獲取單元對來自被檢體的反射光的像光進行攝像，由此來獲取圖像信號，由凹凸圖像生成單元基于圖像信號來生成凹凸圖像，該凹凸圖像是通過抑制被檢體中的血管的顯示由此使活體組織上的凹凸的視覺辨認度相對地提高而得到的。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，由凹凸圖像生成單元所獲得的凹凸圖像，通過抑制被檢體中的血管的顯示，由此使活體組織上的凹凸的視覺辨認度相對地提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是表不第一實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的圖。
[0024]圖2是表示第一實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部構成的圖。[0025]圖3是表示白色光W的發(fā)光光譜的圖表。
[0026]圖4是表示高吸光波長去除濾光器的分光透過率、和血紅蛋白的吸光系數(shù)的圖表。
[0027]圖5A是表示變焦透鏡處于廣角位置的情況下的被檢體內(nèi)的圖像的圖。
[0028]圖5B是表示變焦透鏡處于遠攝位置的情況下的被檢體內(nèi)的圖像的圖。
[0029]圖6A是示出CXD的B像素、G像素、R像素的圖。
[0030]圖6B是表示R色、G色、B色的濾色器的分光透過率的圖表。
[0031]圖7A是示出CXD的B像素所接受的光的波長成分的圖表。
[0032]圖7B是示出CXD的G像素所接受的光的波長成分的圖表。
[0033]圖7C是示出CXD的R像素所接受的光的波長成分的圖表。
[0034]圖8A是用于說明第一實施方式中的通常觀察模式時的CXD的攝像控制的圖。
[0035]圖SB是用于說明第一實施方式中的微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分模式時的CCD的攝像控制的圖。
[0036]圖9是示出微細結構圖像的圖。
[0037]圖10是示出肥厚部·分圖像的圖。
[0038]圖11是示出了微細結構觀察模式中的一系列流程的流程圖。
[0039]圖12是表示用氙燈生成白色光W的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部構成的圖。
[0040]圖13是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部構成的圖。
[0041 ]圖14是表示RGB旋轉(zhuǎn)濾光器的圖。
[0042]圖15是表示RGB旋轉(zhuǎn)濾光器的B濾光器、G濾光器、R濾光器的分光透過率的圖表。
[0043]圖16A是用于說明第二實施方式中的通常觀察模式時的CXD的攝像控制的圖。
[0044]圖16B是用于說明第二實施方式中的微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分模式時的CCD的攝像控制的圖。
[0045]圖17是表示第三實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部構成的圖。
[0046]圖18是特殊觀察用旋轉(zhuǎn)濾光器的圖。
[0047]圖19是表不第一 BPF的分光透過率的圖表。
[0048]圖20是表示第二 BPF的分光透過率的圖表。
[0049]圖21A是用于說明第三實施方式中的通常觀察模式時的CXD的攝像控制的圖。
[0050]圖21B是用于說明第三實施方式中的微細結構觀察模式時的CXD的攝像控制的圖。
[0051]圖21C是用于說明第三實施方式中的肥厚部分觀察模式時的CXD的攝像控制的圖。
[0052]圖21D是用于說明第三實施方式中的微細結構/肥厚部分模式時的CCD的攝像控制的圖。
[0053]圖22是表示第四實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部構成的圖。
[0054]圖23是用于說明微細結構圖像的生成方法的圖。
[0055]圖24是用于說明肥厚部分圖像的生成方法的圖。
[0056]圖25是用于說明微細結構/肥厚部分圖像的生成方法的圖?！揪唧w實施方式】
[0057]如圖1以及圖2所示，第一實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10具備:電子內(nèi)窺鏡11 (圖像信號獲取單元的一形態(tài))，其對被檢體內(nèi)進行攝像；處理器裝置12，其對由電子內(nèi)窺鏡11所攝像到的圖像實施各種圖像處理；光源裝置13，其向電子內(nèi)窺鏡11供應對被檢體進行照明的光；和監(jiān)視器14，其顯示由處理器裝置12實施過各種圖像處理后的圖像。
[0058]電子內(nèi)窺鏡11具備:撓性的插入部16，其插入到被檢體內(nèi)；操作部17，其設置在插入部16的基端部分；和通用線18，其連結操作部17與處理器裝置12以及與光源裝置13之間。在插入部16的前端，形成有連結多個彎曲件而成的彎曲部19。通過對操作部17的角度旋鈕21進行操作，彎曲部19能在上下左右方向上進行彎曲動作。在彎曲部19的前端，設有內(nèi)置了體腔內(nèi)拍攝用的光學系統(tǒng)等而成的前端部16a。前端部16a通過彎曲部19的彎曲動作而朝向被檢體內(nèi)的所期望的方向。
[0059]此外，在操作部17設有用于切換成各種模式的模式切換SW15。模式由通常觀察模式、微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、和微細結構/肥厚部分觀察模式的共計4種模式構成，其中，在通常觀察模式下，將通過對被白色光照明的被檢體進行攝像而得到的通常光圖像，顯示于監(jiān)視器14 ;在微細結構觀察模式下，將對形成在活體組織的表層上的微細結構進行強調(diào)后的微細結構強調(diào)圖像，顯示于監(jiān)視器14 ;在肥厚部分觀察模式下，將對在活體組織中從表層到中深層帶有厚度的肥厚部分進行強調(diào)后的肥厚部分強調(diào)圖像加以顯示；在微細結構/肥厚部分觀察模式下，將對微細結構以及肥厚部分雙方進行強調(diào)后的微細結構/肥厚部分強調(diào)圖像，顯示于監(jiān)視器14。
[0060]在通用線18，在處理器裝置12以及光源裝置13側(cè)安裝有連接器24。連接器24為由通信用連接器和光源用連接器構成的復合型連接器，電子內(nèi)窺鏡11經(jīng)由該連接器24而與處理器裝置12以及光源裝置13裝卸自如地連接。
[0061]如圖2所示，光源裝置13 (照明單元的一形態(tài))具備:激勵光光源30、熒光體31、濾光器插入脫離部32、和高吸光波長去除濾光器33。激勵光光源30由激光二極管等半導體光源構成，如圖3所示那樣發(fā)出中心波長為445nm的激勵光EL。該激勵光EL被照射到安裝在激勵光光源30的出射部上的熒光體31。在熒光體31中，構成為包含吸收激勵光EL的一部分并激勵發(fā)出綠色~紅色的熒光FL的多種熒光物質(zhì)(例如YAG系熒光物質(zhì)、或BAM(BaMgAlltlO17)等的熒光物質(zhì))。由熒光體31激勵發(fā)出的熒光FL與未被熒光體31吸收而透過的激勵光EL進行合波，從而生成白色光W。
[0062]濾光器插入脫離部32使高吸光波長去除濾光器33根據(jù)所設定的模式而在將高吸光波長去除濾光器33插入于白色光W的光路Lw中的插入位置、與使高吸光波長去除濾光器33從光路Lw中退出的退出位置之間進行移動。在設定成通常觀察模式的情況下，高吸光波長去除濾光器33設置于退出位置。由此，白色光W經(jīng)由聚光透鏡34而入射至光導管43。另一方面，在設定成微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式的情況下，高吸光波長去除濾光器33設置于插入位`置。由此，白色光W之中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的波段(參照圖4)的光被遮斷后的高吸光波長遮斷光Wcut將透過高吸光波長去除濾光器33。所透過的高吸光波長遮斷光Wcut經(jīng)由聚光透鏡34而入射至光導管43。
[0063]如圖4所示，高吸光波長去除濾光器32遮斷400nm~450nm的高吸光波段Al以及520nm~580nm的高吸光波段A2的光(透過率O%)，另一方面，讓高吸光波段Al、A2以外的波段的光原樣透過(透過率100%)。當向該高吸光波長去除濾光器32入射了白色光W時，白色光W之中高吸光波長A1、A2被去除后的高吸光波長遮斷光Wcut將從高吸光波長去除濾光器32出射。
[0064]這樣地遮斷了高吸光波段A1、A2的光是基于下述理由。高吸光波段A1、A2的光如圖4所示，在血液中的血紅蛋白中示出高的吸光特性。因而，當將基于這些高吸光波段Al、A2的像光的圖像顯示于監(jiān)視器14時，由于血管和其他組織的對比度變高，因此血管被強調(diào)顯示。因此，在只關注于小凹結構等表層微細結構、從活體組織表層到中深層帶有厚度的肥厚部分等凹凸來進行診斷，而非血管的情況下，血管的清晰化成為使診斷能力下降的一個因素。因此，由高吸光波長去除濾光器32來遮斷白色光W的反射光之中吸光特性高的高吸光波段A1、A2的光，從而抑制在監(jiān)視器14上進行顯示時的血管的顯示。這樣抑制血管的清晰化，從而血管以外的表層微細結構或肥厚部分等的活體組織上的凹凸的視覺辨認度得以提聞。
[0065]如圖2所示，電子內(nèi)窺鏡11具備:光導管43、(XD44、模擬處理電路45(AFE =AnalogFront End)、攝像控制部46、和倍率控制部47。光導管43為大口徑光纖、束狀光纖等，入射端連接在光源裝置內(nèi)，且出射端朝向變焦透鏡48a。因此，在光導管43內(nèi)被導出的光，通過照射透鏡48b、以及照明窗49而照射到被檢體內(nèi)。觀察窗50從被檢體接受反射光。所接受到的光，經(jīng)由聚光透鏡51以及變焦透鏡48a而入射至(XD44。
[0066]在變焦透鏡48a，安裝有使該變焦透鏡48a沿著光軸方向移動的致動器48c。通過與控制器59連接的倍率控制部47來驅(qū)動控制致動器48c。倍率控制部47控制致動器48c以使變焦透鏡48a移動到與由變焦操作部20所設定的倍率相應的位置。在如放映時那樣的、需要觀察被檢體內(nèi)的整體樣態(tài)的情況下，將變焦透鏡48a置于廣角位置，使圖5A那樣的非放大圖像顯示于監(jiān) 視器14。另一方面，在如癌的辨別診斷時那樣的、需要對觀察部位的詳細結構進行觀察的情況下，將變焦透鏡48a置于遠攝位置，使圖5B那樣的放大圖像顯示于監(jiān)視器14。
[0067]另外，在通常觀察模式時、肥厚部分觀察模式時，由于大多情況下觀察被檢體內(nèi)的整體樣態(tài)，因此大多情況下將變焦透鏡48a置于廣角位置。另一方面，在微細結構觀察模式時，由于大多情況下放大觀察對象來進行觀察，因此大多情況下將變焦透鏡48a置于遠攝位置。
[0068](XD44具備對所入射的光進行受光的攝像面44a，在該攝像面44a進行光電變換并蓄積信號電荷。所蓄積的信號電荷作為攝像信號被讀出，并送至AFE45。(XD44為彩色(XD，在攝像面44a上如圖6A所示那樣排列著多列設有B色的B濾光器44b的B像素、設有G色的G濾光器44g的G像素、設有R色的R濾光器44r的R像素這三種顏色的像素。這些B濾光器44b、G濾光器44g、R濾光器44r如圖6B所示那樣具有B、G、R透過區(qū)域52、53、54。B透過區(qū)域52透過380~560nm的波長范圍，G透過區(qū)域53透過450~630nm的波長范圍，R透過區(qū)域54透過580~780nm的波長范圍。
[0069]由于(XD44所接受的光因所設定的模式的不同而不同，因此各濾光器44b、44g、44r所接受的光的波長成分也因所設定的模式的不同而不同。在設定成通常觀察模式的情況下，白色光W入射至(XD44的各色的像素。因此,在B像素中，入射B透過區(qū)域52中所含的白色光W的波長成分，在G像素中，入射G透過區(qū)域53中所含的白色光W的波長成分，在R像素中，入射R透過區(qū)域54中所含的白色光W的波長成分。
[0070]另一方面，在設定成微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式的情況下，高吸光波長遮斷光Wcut入射至(XD44的各色的像素。因此，如圖7A所示，在(XD44的B像素中，入射高吸光波長遮斷光Wcut之中B透過區(qū)域52中所含的380~400nm以及450~500nm的第一透過光。第一透過光直到活體組織表層為止均具有侵入深度，且血紅蛋白的吸光特性與400~450nm的高吸光波段Al相比，較低。因此，當將該第一透過光的像光的攝像圖像顯示于監(jiān)視器14時，表層微細血管的顯示被抑制，另一方面，通過抑制該血管的顯示，從而小凹結構等表層微細結構的視覺辨認度得以提高。
[0071]此外，如圖7B所示，在(XD44的G像素中，入射高吸光波長遮斷光Wcut之中G透過區(qū)域中所含的450~520nm以及580~630nm的第二透過光。第二透過光直到活體組織的中深層為止均具有侵入深度，且血紅蛋白的吸光特性與520~580nm的高吸光波段A2相比，較低。因此，當將該第二透過光的像光的攝像圖像顯示于監(jiān)視器14時，中深層血管的顯示被抑制，另一方面，通過抑制該血管的顯示，從而從表層到中深層帶有厚度的肥厚部分的視覺辨認度得以提高。而且，如圖7C所示，在CCD44的R像素中，入射高吸光波長遮斷光Wcut之中R透過區(qū)域中所含的580~780nm的第三透過光。
[0072]如圖2所示，AFE45由相關雙采樣電路(⑶S)、自動增益控制電路(AGC)、以及模擬/數(shù)字變換器(A / D)(均省略圖示)構成。⑶S對來自(XD44的攝像信號實施相關雙采樣處理，以去除因CCD44的驅(qū)動而產(chǎn)生的噪聲。AGC對由CDS去除了噪聲后的攝像信號進行放大。A / D將由AGC放大后的攝像信號變換成規(guī)定比特數(shù)的數(shù)字攝像信號，并輸入至處理器裝置12。
[0073]攝像控制部46與處理器裝置12內(nèi)的控制器59連接，當被控制器59進行了指示時，向(XD44發(fā)送驅(qū)動信號。(XD`44基于來自攝像控制部46的驅(qū)動信號，將攝像信號以規(guī)定的幀速率輸出至AFE45。
[0074]在設定成通常觀察模式的情況下，如圖8A所示那樣，在I幀期間內(nèi)執(zhí)行:對白色光的像光進行光電變換來蓄積信號電荷的步驟；和作為所蓄積的信號電荷來讀出的步驟。重復執(zhí)行該攝像控制。另外，在通常觀察模式時，將從CCD44的B像素、G像素、R像素所輸出的信號分別設為藍色信號Be、綠色信號Ge、紅色信號Re。
[0075]另一方面，在設定成微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式的情況下，如圖8B所示那樣，在I幀期間內(nèi)執(zhí)行:對高吸光波長遮斷光Wcut的像光進行光電變換來蓄積信號電荷的步驟；和作為所蓄積的信號電荷來讀出的步驟。重復執(zhí)行該攝像控制。另外，在微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式時，將從CCD44的B像素、G像素、R像素所輸出的信號分別設為藍色信號Bp、綠色信號Gp、紅色信號Rp。
[0076]如圖2所示，處理器裝置12具備:通常光圖像生成部55、幀存儲器56、特殊光圖像生成部57 (凹凸圖像生成單元的一形態(tài))、和顯示控制電路58，且控制器59控制各部。通常光圖像生成部55根據(jù)在通常觀察模式時所獲得的信號Bc、Gc、Rc來生成通常光圖像。所生成的通常光圖像被臨時存儲在幀存儲器56中。
[0077]特殊光圖像生成部57具備:微細結構圖像生成部61、肥厚部分圖像生成部62、和微細結構/肥厚部分圖像生成部63。微細結構圖像生成部61基于在微細結構觀察模式時所獲取的藍色信號Bp，來生成使小凹結構等表層微細結構的視覺辨認度提高后的微細結構圖像。所生成的微細結構圖像68如圖9所示那樣，通過顯示控制電路58被顯示于監(jiān)視器
14。在該微細結構圖像68中，由于使用高吸光波段Al被去除后的高吸光波長遮斷光Wcut來生成，因此表層微細血管70的顯示被抑制。通過該顯示的抑制，從而微細結構71的視覺辨認度相對地得以提高。
[0078]肥厚部分圖像生成部62基于在肥厚部分觀察模式時所獲取的綠色信號Gp和紅色信號Rp，來生成使肥厚部分的視覺辨認度提高后的肥厚部分圖像。所生成的肥厚部分圖像78如圖10所示那樣，通過顯示控制電路58被顯示于監(jiān)視器14。在該肥厚部分圖像78中，由于使用高吸光波段A2被去除后的高吸光波長遮斷光Wcut來生成，因此中深層血管80的顯示被抑制。通過該顯示的抑制，從而肥厚部分81的視覺辨認度相對地得以提高。
[0079]微細結構/肥厚部分圖像生成部63基于在微細結構/肥厚部分觀察模式時所獲取的藍色信號Bp、綠色信號Gp、紅色信號Rp，來生成使微細結構和肥厚部分雙方的視覺辨認度提高后的微細結構/肥厚部分圖像。所生成的微細結構/肥厚部分圖像，通過顯示控制電路58被顯示于監(jiān)視器14。
[0080]接下來，使用圖11所示的流程圖來說明微細結構觀察模式中的一系列流程。另外，由于肥厚部分觀察模式、微細結構觀察模式時的一系列流程均大致相同，因此省略說明。
[0081]當通過模式切換SW15被切換成微細結構觀察模式時，高吸光波長去除濾光器33被插入在白色光W的光路Lw中。由此，白色光W之中高吸光波段A1、A2的波長成分被去除后的高吸光波長遮斷光Wcut將從高吸光波長去除濾光器33出射。所透過的高吸光波長遮斷光Wcut，經(jīng)由聚光透鏡34以及光導管43等而照射到被檢體。
[0082]由彩色的(XD44對來自被檢體的返`回光的像光進行攝像。此時，從(XD44的B像素、G像素、R像素中輸出藍色信號Bp、綠色信號Gp、紅色信號Rp?；谶@些信號之中藍色信號Bp來生成使表層微細結構的視覺辨認度提高后的微細結構圖像。所生成的微細結構圖像，通過顯示控制電路58被顯示于監(jiān)視器14。
[0083]另外，在第一實施方式中，雖然通過向熒光體31照射激勵光EL以激勵發(fā)出熒光FL由此生成了白色光W，但是也可取而代之，如圖12所示，通過氙燈90來生成波段遍及例如380~700nm整個范圍這樣的白色光W。另外，無需限于氙燈，也可以是鹵素燈等，只要是能夠發(fā)出波段遍及藍色~紅色的寬波段的光的光源即可。
[0084]如圖13所示，第二實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100與以利用了彩色的CCD44的同時方式來進行被檢體的攝像的第一實施方式不同，而以利用了單色的CCD144的面依次方式來進行被檢體的攝像。因此，光源裝置113的構成不同于第一實施方式的光源裝置13。此外，電子內(nèi)窺鏡11內(nèi)的C⑶為未設有彩色濾光器的單色攝像元件144，因此(XD144的攝像控制方法也不同于第一實施方式。除此之外與第一實施方式相同，因此省略說明。
[0085]光源裝置113具備:激勵光光源30、突光體31、RGB旋轉(zhuǎn)濾光器134、濾光器插入脫離部32、和高吸光波長去除濾光器33。即便在第二實施方式中，白色光W的生成也是由激勵光光源30以及熒光體31來進行。RGB旋轉(zhuǎn)濾光器134如圖14所示那樣，呈圓板形狀，且在圓周方向上被3分割而形成的中心角為120°的扇型區(qū)域內(nèi)，分別設有B濾光器部134b、G濾光器部134g、R濾光器部134r。該旋轉(zhuǎn)濾光器134旋轉(zhuǎn)自如地設定成:可選擇地將B濾光器部134a、G濾光器部134b、R濾光器部134c插入在白色光W的光路Lw中。
[0086]如圖15所不，B濾光器部134b具有與第一實施方式的(XD44的B濾光器44b同樣的B透過區(qū)域。此外，同樣地，G濾光器部134g以及R濾光器部134r分別具有與(XD44的G濾光器44g、R濾光器44r同樣的G透過區(qū)域、R透過區(qū)域。
[0087]濾光器插入脫離部32與第一實施方式同樣地，當設定成通常觀察模式時的情況下，高吸收波長去除濾光器33設置于退出位置。由于設置于退出位置，因此來自熒光體31的白色光W，不經(jīng)由高吸收波長去除濾光器33而直接入射至旋轉(zhuǎn)中的RGB旋轉(zhuǎn)濾光器134。當該RGB旋轉(zhuǎn)濾光器134之中B濾光器部134b被插入在光路Lw中時，白色光W之中藍色波段的B光將透過，當G濾光器部134g被插入在光路Lw中時，白色光W之中綠色波段的G光將透過，當R濾光器部134r被插入在光路Lw中時，白色光W之中紅色波段的R光將透過。由此，從RGB旋轉(zhuǎn)濾光器134依次出射B光、G光、R光。依次出射的B光、G光、R光，經(jīng)由聚光透鏡34而入射至光導管43，然后照射到被檢體。
[0088]另一方面，當設定成微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式時，與第一實施方式同樣地，高吸收波長去除濾光器33設置于插入位置。由于設置于插入位置，因此來自熒光體31的白色光W入射至高吸收波長去除濾光器33。該高吸光波長去除濾光器33與第一實施方式同樣地，使白色光W之中高吸光波段A1、A2的波長成分被去除后的高吸光波長遮斷光Wcut透過。所透過的高吸光波長遮斷光Wcut入射至旋轉(zhuǎn)中的RGB旋轉(zhuǎn)濾光器134。
[0089]當RGB旋轉(zhuǎn) 濾光器134的B濾光器部134b被插入在光路Lw中時，高吸光波長遮斷光Wcut之中B透過區(qū)域中所含的第一透過光將透過。此外，當G濾光器部134g被插入在光路Lw中時，高吸光波長遮斷光Wcut之中G透過區(qū)域中所含的第二透過光將透過。此外，當R濾光器部134r被插入在光路Lw中時，高吸光波長遮斷光Wcut之中R透過區(qū)域中所含的第三透過光將透過。由此，從RGB旋轉(zhuǎn)濾光器134依次出射第一透過光、第二透過光、第三透過光。所依次出射的第一透過光、第二透過光、第三透過光，經(jīng)由聚光透鏡34而入射至光導管43。
[0090]在第二實施方式的攝像控制部46中，如下那樣進行單色的(XD144的攝像控制。在通常觀察模式中，如圖16A所示，對B、G、R的三色的像光依次攝像來蓄積電荷，并基于所蓄積的電荷來依次輸出面依次攝像信號B、G、R0在設定成通常觀察模式的期間，重復執(zhí)行該一系列動作。另外，面依次攝像信號B、G、R分別大體對應于第一實施方式的Be、Ge、Re。
[0091]此外，在微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式中，如圖16B所示，對第一透過光、第二透過光、第三透過光的像光依次攝像來蓄積電荷，并基于所蓄積的電荷來依次輸出面依次攝像信號X1、X2、X3。在設定成微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式的期間，重復執(zhí)行該一系列動作。面依次攝像信號X1、X2、X3分別對應于第一實施方式的Bp、Gp、Rp。
[0092]如圖17所示，第三實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)200為了生成高吸光波長遮斷光Wcut，不同于使用了與白色光W的光路Lw插入脫離自如的高吸光波長去除濾光器33的第一以及第二實施方式，而采用特殊觀察用旋轉(zhuǎn)濾光器234。通過該特殊觀察用旋轉(zhuǎn)濾光器234的使用，從而彩色的CCD44的攝像控制方法不同于第一實施方式。此外，微細結構圖像、肥厚部分圖像、微細結構/肥厚部分圖像的圖像生成方法不同于第一實施方式。由于除此之外與第一實施方式相同，因此省略說明。
[0093]如圖18所示，特殊觀察用旋轉(zhuǎn)濾光器234將讓白色光W原樣透過的開口部234a、讓白色光W之中用于提高表層微細結構的視覺辨認度的表層用照明光透過的第一 BPF (帶通濾光器)234b、和讓白色光W之中用于提高肥厚部分的視覺辨認度的中深層用照明光透過的第二 BPF (帶通濾光器)234c，沿著圓周方向設置。該特殊觀察用旋轉(zhuǎn)濾光器234旋轉(zhuǎn)自如地設置成:選擇地將開口部234a、第一 BPF234b、第二 BPF234c插入在白色光W的光路Lw中。
[0094]如圖19所示，第一 BPF234b遮斷白色光W的藍色成分之中400~450nm的高吸光波段Al的光以及500nm以上的波段的光(透過率0% )，另一方面，讓除此之外的400nm以下的光以及450~500nm的光原樣透過(透過率100%)。因此，白色光W透過第一 BPF234b而獲得的表層用照明光，成為具有400nm以下以及450~500nm的波段的光。另一方面，如圖20所示，第二 BPF234c遮斷白色光W的綠色成分以及紅色成分之中520~580nm的高吸光波段A2的光以及500nm以下的波段的光，另一方面，讓除此之外的500~520nm的波段的光以及580nm以上的波段的光原樣透過。因此，白色光W透過第二 BPF234c而獲得的中深層用照明光，成為具有500~520nm的波段以及580nm以上的波段的光。
[0095]當特殊觀察用旋轉(zhuǎn)濾光器234之中開口部234a被插入在光路Lw中時，白色光W原樣透過，當?shù)谝?BPF234b被插入在光路Lw中時，白色光W之中表層用照明光透過，當?shù)诙﨎PF234c被插入在光路Lw中時，白色光W之中的中深層用照明光透過。由此，從特殊觀察用旋轉(zhuǎn)濾光器234依次出射白色光W、表層用照明光、中深層用照明光。所依次出射的白色光W、表層用照明光、中深層用照明光，經(jīng)由聚光透鏡34而入射至光導管43。
[0096]在第三實施方式的攝像控制部46中，按如下方式進行彩色的(XD44的攝像控制。在通常觀察模式中，如圖21A·所示，對白色光W的像光進行攝像來蓄積電荷，并基于所蓄積的電荷而從(XD44的B像素、G像素、R像素中輸出攝像信號B1、Gl、Rl。另一方面，當照射出表層用照明光以及中深層用照明光時，不進行電荷的蓄積以及攝像信號的輸出。在設定成通常觀察模式的期間，重復執(zhí)行該一系列動作。另外，攝像信號B1、G1、R1分別大體對應于第一實施方式的Be、Ge、Re。
[0097]此外，在微細結構觀察模式中，如圖21B所示，在照射出白色光W以及中深層用照明光時，不進行電荷的蓄積以及攝像信號的輸出。另一方面，在照射出表層用照明光時，對這些光的像光依次攝像來蓄積電荷。然后，基于所蓄積的電荷而從CCD44的B像素、G像素、R像素中輸出攝像信號B2、G2、R2。在設定成微細結構觀察模式的期間，重復執(zhí)行該一系列動作。另外，攝像信號B2對應于第一實施方式的Bp。
[0098]此外，在肥厚部分觀察模式中，如圖21C所示，在照射出白色光W以及表層用照明光時，不進行電荷的蓄積以及攝像信號的輸出。另一方面，在照射出中深層用照明光時，對這些光的像光依次攝像來蓄積電荷。然后，基于所蓄積的電荷而從CCD44的B像素、G像素、R像素中輸出攝像信號B3、G3、R3。在設定成肥厚部分觀察模式的期間，重復執(zhí)行該一系列動作。另外，攝像信號G3、R3對應于第一實施方式的Gp、Rp。
[0099]此外，在微細結構/肥厚部分觀察模式中，如圖21D所示，當照射出白色光W時，不進行電荷的蓄積以及攝像信號的輸出。另一方面，當照射出表層用照明光以及中深層用照明光時，對這些光的像光依次攝像來蓄積電荷。然后，基于所蓄積的電荷，在照射出表層用照明光時，從(XD44的B像素、G像素、R像素中輸出攝像信號B2、G2、R2，在照射出中深層用照明光時，從B像素、G像素、R像素中輸出攝像信號B3、G3、R3。在設定成微細結構/肥厚部分觀察模式的期間，重復執(zhí)行該一系列動作。與上述同樣地，攝像信號B2大體對應于第一實施方式的Bp,攝像信號G3、R3對應于第二實施方式的Gp、Rp。
[0100]另外，在微細結構觀察模式、肥厚部分觀察模式、微細結構/肥厚部分觀察模式中，即便在照射出白色光W時，也進行電荷的蓄積以及攝像信號的輸出，也可基于從該輸出中獲得的攝像信號來生成通常光圖像。然后，在該通常光圖像上相加攝像信號B2的像素值，從而能夠生成更明亮的微細結構圖像。另外，通過在通常光圖像上相加攝像信號G3、R3的像素值，從而能夠生成更明亮的肥厚部分圖像。
[0101]如圖22所示，第四實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)300不同于將生成微細結構圖像及肥厚部分圖像所需的波長成分通過高吸光波長去除濾光器進行波長分離而獲取到的第一以及第二實施方式，而通過分光估計技術來獲取必要的波長成分。因此，在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)300的光源裝置13中，不設置高吸光波長去除濾光器33以及用于將其與白色光W的光路Lw進行插入脫離的濾光器插入脫離部32。此外，微細結構圖像、肥厚部分圖像、微細結構/肥厚部分圖像的圖像生成方法不同于第一實施方式。由于除此之外與第一實施方式相同，因此省略說明。
[0102]第四實施方式的光源裝置313不同于第一實施方式，通過氙燈314來生成具有380~700nm的波段的白色光W。氙燈314常時點亮。因此，從氙燈314所發(fā)出的白色光W，經(jīng)由聚光透鏡34、光導管43而常時照射到被檢體。而且，與第一實施方式同樣地，來自被檢體的白色光的像光是由彩色的(XD44來攝像。通過該攝像，從(XD44的B像素中輸出藍色信號B，從G像素輸出綠色信號G，從R像素輸出紅色信號R。
[0103]特殊光圖像生成部57內(nèi)的分光估計部301基于信號B、G、R來生成380nm~700nm
內(nèi)的分光圖像。分光圖像如380nm圖像、385nm圖像......這樣，以5nm間隔來生成。分光估
計部301內(nèi)，使用在內(nèi)部存儲器(省略圖示)中存儲的估計矩陣數(shù)據(jù)，按照以下的[數(shù)學式I]來進行分光估計。
[0104][數(shù)學式1]
【權利要求】
1.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，具備: 照明單元，其向被檢體照射照明光； 圖像信號獲取單元，其通過對來自所述被檢體的反射光的像光進行攝像，由此來獲取圖像信號；和 凹凸圖像生成單元，其基于所述圖像信號來生成凹凸圖像，該凹凸圖像是通過抑制所述被檢體中的血管的顯示由此使所述被檢體的活體組織上的凹凸的視覺辨認度相對地提高而得到的。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述凹凸圖像生成單元,具有: 微細結構圖像生成部，其基于所述圖像信號之中在藍色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第一高吸光波段的成分被去除后的信號來生成微細結構圖像，該微細結構圖像是通過抑制血管的顯示由此使表層微細結構的視覺辨認度相對地提高而得到的。
3.根據(jù)權利要求2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述第一高吸光波段為400~450nm。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述凹凸圖像生成單元，具有:· 微細結構圖像生成部，其基于所述圖像信號之中在綠色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第二高吸光波段的成分被去除后的信號來生成微細結構圖像，該微細結構圖像是通過抑制血管的顯示由此使肥厚部分的視覺辨認度相對地提高而得到的。
5.根據(jù)權利要求4所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述第二高吸光波段為520~580nm。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述照明單元具備:高吸光波長去除濾光器，其去除所述照明光之中血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的高吸光波段的成分， 所述圖像信號獲取單元對由所述高吸光波長去除濾光器去除了所述高吸光波段的成分后的被檢體的反射光的像光進行攝像。
7.根據(jù)權利要求6所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 由彩色的攝像元件來執(zhí)行所述被檢體的攝像，該彩色的攝像元件具有設置了顏色分離濾光器的多種顏色的像素。
8.根據(jù)權利要求6所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述照明單元向所述被檢體依次照射多種顏色的光， 每當向所述被檢體依次照射所述多種顏色的光時，由單色的攝像元件來執(zhí)行所述被檢體的攝像。
9.根據(jù)權利要求4或5所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述照明單元依次照射表層用照明光和中深層用照明光，該表層用照明光是在藍色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第一高吸光波段的成分被去除后而得到的，該中深層用照明光是在綠色波段內(nèi)血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的第一高吸光波段的成分被去除后而得到的， 每當由所述照明單元依次照射時，執(zhí)行所述被檢體的攝像。
10.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述凹凸圖像生成單元具有:圖像生成部，其通過基于所述圖像信號的分光估計來獲取所述反射光之中血液中血紅蛋白的吸光系數(shù)高的波長成分以外的波長成分的分光圖像，并基于該分光圖像來生成所述凹凸圖像。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還具備:顯示單元，其顯示所述凹凸圖像。
12.—種圖像生成方法，其特征在于， 由照明單元向被檢體照射照明光， 由圖像信號獲取單元對來自所述被檢體的反射光的像光進行攝像，由此來獲取圖像信號， 由凹凸圖像生成單元基于所述圖像信號來生成凹凸圖像，該凹凸圖像是通過抑制被檢體中的血管的顯示由此使活體組織`上的凹凸的視覺辨認度相對地提高而得到的。
【文檔編號】A61B1/00GK103857321SQ201280049613
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月11日 優(yōu)先權日:2011年10月12日
【發(fā)明者】山口博司, 小澤聰, 飯?zhí)镄⒅? 申請人:富士膠片株式會社